이정우

1. 📌 핵심 개념 정리

✅ 요약하기

각자 해당 챕터에서 중요하다고 느낀 개념이나 아이디어를 간략하게 정리하고 개선 전, 후에 대한 예시 코드를 비교하며 개념을 설명합니다.

동시성이 필요한 이유

동시성이란?
- 동시성은 결합(coupling)을 없애줄이는 전략이다.
  - 프로그램에서 무엇(what) 과 언제(when) 을를 분리하는 전략
- ~~스레드가 하나인 프로그램은~~ 무엇 과 언제 ~~가 서로 밀접하기에 호출 스택~~역할을 ~~살펴보면 프로그램 상태가 바로 드러난~~한다.
- 단일 스레드 프로그램~~을 디버깅하는 프로그래머는~~은 정지점(breakpoint)무엇과 언제가 강하게 결합을되어 ~~정한 후~~ 있어~~느 정지점에 걸렸는지를 확인하여 시스템~~ 상태를 ~~파악한~~관리가 어렵다.
- 반면, 동시성을 도입하면 프로그램이 독립적인 작업 단위로 나뉘어 구조적 설계 및 효율성이 향상된다.

성능 및 응답성 향상
- 정보 수집기(information aggregator) 같은 프로그램은 여러 웹사이트에서 정보를 가져오는데, 단일 스레드보다 동시성을 활용하면 성능이 크게 향상된다.
- 사용자 요청이 증가할수록 동시성을 통해 시스템이 효율적으로 응답할 수 있다.
- ex) 다수의 사용자 요청을 한 번에 처리하는 웹 애플리케이션
~~효율을 극적으로 향상시킨다.~~
~~구조적~~ ~~관점에서~~
작업 ~~프로그램은~~분배 ~~거대한~~및 루프병렬 ~~하나가 아닌 여러개의 작은 협력 프로그램으로 보인다.~~처리
- ~~따라서~~동시성을 활용하면 시스템을 여러 작은 단위로 나눠 병렬로 처리할 수 있다.
- 예) 빅데이~~해하기가~~터 쉽고분석 문제시스템에서는 대량의 정보를 분병렬로 처리하면 처리 속도를 크게 향상시킬 수 있다.

미신과 오해
- 동시성이 항상 성능을 높여주지는 않는다.
  - 긴 대기 시간을 공유하는 경우 성능 향상이 가능하지만, 독립적인 계산을 수행하는 경우에는 성능 향상이 크지 않을 수도 쉽있다.
- 동시성을 구현해도 설계는 변하지 않는다.
  - 단일 스레드 시스템과 다중 스레드 시스템은 설계 방식이 다르므로 이를 고려해야 한다.
- 웹 애플리케이션에서 항상 필요한 것은 아니다.
  - 웹 서버는 본래 각 요청을 독립적인 스레드에서 처리하므로, 필요하지 않은 경우도 있다.

동시성의 난관

다수의 부하를 유발한다.
- 성능이 저하될 수 있으며, 코드가 복잡해진다.

설계가 복잡해진다.
- 단순한 문제라도 동시성을 고려하면 복잡성이 증가한다.

테스트가 어렵다.
- 동시성 버그는 재현하기 어려우며, 특정 경로에서만 발생하는 문제를 찾기 어렵다.

근본적인 설계 전략이 필요하다.
- 동시성은 단순히 추가하는 것이 아니라, 설계 단계부터 고려해야 한다.

public class X {
    private int lastIdUsed;

    public int getNextId() {
        return ++lastIdUsed;
    }
}

위 코드에서 lastIdUsed를 공유하는 두 개의 스레드가 getNextId()를 호출하면, 예상치 못한 결과가 발생할 수 있다.

두 스레드가 동시에 실행되면 경합 조건(race condition)이 발생하여, 예상과 다른 값이 반환될 가능성이 높다.

자바 메모리 모델과 JIT 최적화 등을 이해하지 않으면 문제 해결이 어려울 수 있다.

동시성 방어 원칙

동시성 코드가 일으키는 문제로부터 시스템을 방어하는 원칙과 기술
- 단일 책임 원칙(SRP)
  - 메서드/클래스/컴포넌트를 변경할 이유가 단 하나여야 한다는 원칙
  - 동시성은 복잡성 하나만으로도 따로 분리할 이유가 충분 -> 동시성 관련 코드는 다른 코드와 분리해야 한다.
  - 동시성 구현 시 고려사항
    - 동시성 코드는 독자적 개발,변경,조율 주기가 있다.
    - 동시성 코드는 독자적 난관이 있다.
    - 잘못된 동시성 코드의 실패원인은 다양하다.
```
[권장사항]
동시성 코드는 다른 코드와 분리하라.
```
- 따름 정리 (corollary) : 자료 범위를 제한하라
  - 객체 하나를 공유한 후 동일 필드르 ㄹ수정하던 두 스레드간의 간섭으로 오류발생
  - 이에 관한 해겨랙으로 공유객체를 사용하는 코드 내 임계영역(critical section) 을 synchronized 키워드로 보호 하는 것을 권장한다.
  - 공유 자료 수정 위치가 많을 수록 다음 가능성도 증가한다.
    - 보호할 임계영역을 빼먹는다. 이로인해 공유 자료를 수정하는 모든 코드가 망가진다.
    - 모든 ㅇ미계영역을 올바로 보호했는지 확인하느라 같은 고생을 반복한다.
    - 버그 찾기가 더욱 힘들어진다.
```
[권장사항]
자료를 캡슐화(encapsulation)하라.
공유 자료를 최대한 줄여라
```
- 따름 정리 : 자료 사본을 활용하라
  - 공유 자료를 줄이려면 처음부터 공유하지 않는 방법이 제일 좋다.
  - 공유 객체를 피하는 방법이 있다면 코드가 문제를 일으킬 가능성이 대폭 감소한다.
- 따름 정리 : 스레드는 가능한 독립적으로 구현하라
  - 다른 스레드와 자료를 공유하지 않는 독자적 스레드를 구현한다.
  - 각 스레드는 클라이언트 요청 하나를 처리한다.
  - 모든 정보는 비공유 출처에서 가져오며 로컬 변수에 저장한다.
  - 각 스레드는 다른 스레드와 동기화할 필요가 없어 독자적으로 돌아갈 수 있다.
```
[권장사항]
독자적인 스레드로,
가능하면 다른 프로세서에서,
돌려도 괜찮도록 독립적인 단위로 자료를 분할하라
```

라이브러리를 이해하라

자바 5로 스레드 코드 구현 시 고려사항
- 스레드 환경에 안전한 컬렉션을 사용한다. (자바 5이상 제공)
- 서로 무관한 작업을 수행할 때는 executor 프레임워크를 사용한다.
- 가능하다면 스레드가 차단(blocking)`않는 방법을 사용한다.
- 일부 클래스 라이브러리는 스레드에 안전하지 못하다.

스레드 환경에 안전한 컬렉션
- java.util.concurrent
  - 다중 스레드 환경에서 사용해도 안전하고 성능이 좋다.
  - ConcurrentHashMap은 실제로 대부분의 상황에서 HashMap보다 빠르다.
  - 동시 읽기/쓰기 지원
  - 자주 사용하는 복합 연산을 다중 스레드 상에서 안전하게 만든 메서드로 제공한다.
  - ReentrantLock : 한 메서드에서 잠그고 다른 메서드에서 푸는 락(lock) 이다.
  - Semaphore : 전형적인 세마포다. 개수(count)가 있는 락이다.
  - CountDownLatch : 지정한 수만큼 이벤트가 발생하고 나서야 대기 중인 스레드를 모드 해제하는 락이다. 모든 스레드에게 동시에 공평하게 시작할 기회를 준다.
```
[권장사항]
언어가 제공하는 클래스를 검토하라.
- java.util.concur-rent
- java.util.concurrent.atomic
- java.util.concurrent.locks
```

한 줄 요약 내용

개선 전

개선 전 코드

개선 전 코드의 문제점을 작성합니다.

개선 후

개선 후 코드

개선 후의 코드에 대한 설명을 작성합니다.

한 줄 요약 내용

2. 🤔 이해가 어려운 부분

🔍 질문하기

책을 읽으며 이해하기 어려웠던 개념이나 명확하지 않았던 내용을 정리합니다.

개념 또는 원칙의 이름
- 어려웠던 부분
  해당 개념이 헷갈리거나 명확하지 않았던 점을 구체적으로 설명합니다.
- 궁금한 점
  해당 개념이 어떤 원리로 동작하는지, 실무에서 어떻게 활용되는지 등을 질문 형태로 정리합니다.

개념 또는 원칙의 이름
- 어려웠던 부분
  .
- 궁금한 점
  .

개념 또는 원칙의 이름
- 어려웠던 부분
  .
- 궁금한 점
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3. 📚 참고 사항

📢 논의하기

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- 추가 자료
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